Процессы образования дефектов металла. Насосные штанги

1 Описание конструкции насосных штанг
2 Характер и причины образования дефектов материала тела и
резьбовых соединений штанг
3 Меры по предотвращению износа и способы защиты насосных штанг
Заключение

1 Описание конструкции насосных штанг
Стальные цельные насосные штанги является наиболее широко применяемым типом насосных штанг. Обычная конструкция насосных штанг — это цельный стержень с форменными, высаженными головками имеющими резьбу на концах для соединения [1]. Обычно головка насосной штанги имеет внешнюю резьбу. Конструкции головки показаны на рисунке 1. Головка любого типа штанги имеет короткую область с квадратным сечением, называемой двухсторонней выточкой под ключ, для завинчивания штанг.
Рисунок 1 – Конструкция насосной штанги
Согласно нормативно-технической документации, полноразмерные насосные штанги имеют длину 8000, 7620 и 9140 мм и характеризуются диаметром по телу, который принимает значения 13,16, 19, 22 мм.
Штанговая муфта является связующим звеном в колонне между штангами. Штанговая муфта в разрезе показана на рисунке 2.
Чаще всего предприятием изготовителем, традиционная насосная штанга поставляется с завинченной на одном конце муфтой надлежащим образом.
...

2 Характер и причины образования дефектов материала тела и резьбовых соединений штанг
Колонна насосных штанг в системе УСШН часто является уязви­мым звеном и ее аварийность оказывает существенное влияние на продол­жительность межремонтного периода. Насосная штанга при эксплуатации испытывает боль­шие статические и динамические нагрузки зачастую в агрессивных, корро­зионных средах, способствующих образованию усталостных трещин.
Основными параметрами, характеризующими техническое состояние, а следовательно и остаточный ресурс, являются физико-механические свойства материала. Статистические данные [3] указывают на то, что первопричиной обрывов штанг по телу, является высокая концентрация напряжений в переходных зонах, т.е. механический фактор. Установ­лено, что основное число обрывов приходится на участке до 40 см от головки штанг.
...

3 Меры по предотвращению износа и способы защиты насосных штанг
При реализации технологических процессов изготовления насосных штанг, требуется анализ поведения их поверхностных дефектов, которые, как очаги возможного разрушения, значительно влияют на ресурс работы штанги в целом. С точки зрения коррозионно-усталостной прочности [5] само существование трещины как первичной несплошности, приводящее так же к увеличение интенсивности коррозии, имеет большое отрицательное значение. Поэтому процессы изготовления и восстановления насосных штанг должны быть ориентированы на полное устранение трещин и создания в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия, способствующих схлопыванию трещины.
Для повышения стойкости насосных штанг, работающих в среде сероводорода, разработан метод, заключающийся в их поверхностно-пластическом деформировании с последующим нанесением покрытия анодного типа [8].
...

Заключение
Работоспособность насосных штанг – один из ключевых факторов, определяющих межремонтный период функционирования скважины. Знание ключевых узлов штанг, характера их разрушения, влияние условий эксплуатации на образование дефектов, должно способствовать улучшению технологических процессов изготовления и ремонта насосных штанг, и как следствие увеличению их ресурса.
Установлено, что активному разрушению подвергаются не только тело штанги, но так же галтель и резьбовое соединение. Основные факторы влияющие на это: коррозия и переменные динамические нагрузки. В связи с этим предложены методы по уменьшению и предотвращению влияния этих факторов на насосные штанги.
Современные разработки в этой области способствуют снижению вероятности образования дефектов, износа штанг и обрыва колонны. Но усложняющиеся условия добычи пластовой жидкости и нарастающие темпы освоения новых месторождений требуют дальнейших активных разработок в данной сфере.
...